L'arbre à cames en tête
Dans cette conception, l'arbre à cames en tête est entraîné par une courroie à denture interne, et les lobes de came agissent directement sur les poussoirs montés sur des vannes.
La vanne qui permet le mélange dans le cylindre est la soupape d'admission ; celle par laquelle les gaz usés d'échappement s'appele la soupape d'échappement. Elles sont conçues pour ouvrir et fermer à des moments précis, pour permettre au moteur de tourner de manière efficiente à n'importe quelle vitesse.
Le fonctionnement est contrôlé par des lobes en forme de poire, dites cames, sur un arbre rotatif, l'arbre à cames, entraîné par une chaîne, une courroie, ou un jeu de pignons de vilebrequin.
Lorsque l'arbre à cames est monté dans le bloc-moteur, des petits cylindres métalliques poussoirs sont placés dans les canaux au-dessus de chaques cames et de la tige et par des poussoirs métalliques qui prolongent vers le haut dans la tête du cylindre. Le haut de ceux-ci répondent à un bras oscillant qui porte sur la tige d'une soupape, qui est maintenu dans une position relevée (ou fermé) par un fort ressort hélicoïdal : le ressort de soupape.
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Comme le poussoir monte sur la came, il fait pivoter le bras oscillant, ce qui pousse la soupape vers le bas (ou ouvert) à l'encontre de la pression de son ressort. Comme le lobe de came tourne en outre, le ressort de soupape agit de manière à fermer la vanne. Ceci est appelé un système à soupapes en tête (OHV).
Certains moteurs n'ont pas de poussoirs ; les soupapes sont actionnées par des arbres à cames plus directement simples ou doubles dans la tête du cylindre.
Comme il ya moins de pièces mobiles entre l'arbre à cames et la soupape, la fonction de l'arbre à cames en tête (OHC) est plus efficace et produit ainsi plus de puissance pour une cylindrée avec un moteur à poussoirs, car il peut fonctionner à des vitesses plus élevées. Avec l'un ou l'autre système, il doit y avoir un peu de jeu libre dans l'engrenage d'exploitation, de sorte que la valve peut encore fermer complètement lorsque les pièces enflent grâce à la chaleur.
Un ensemble de poussoir est essentielle entre la tige de valve et le bras (ou de la came rocker), pour permettre l'expansion. Le Dégagement de poussoirs peu varier énormément suivant les modèles de voiture, et un mauvais réglage peuvent avoir de graves effets.
Si l'écart est trop grand, les vannes s'ouvrent tardivement et se ferme trop tôt, réduisant la puissance et augmentant par la suite le bruit du moteur .
Trop petit, un dégagement empêche les vannes de se fermer correctement, avec une perte conséquente de compression.
Certains moteurs ont des poussoirs d'auto-ajustement, qui sont actionnées hydrauliquement par la pression d'huile du moteur.
Arbre à cames avec poussoirs
Arbre à cames avec poussoirs
Lorsque l'arbre à cames est monté dans le bloc moteur, les longs poussoirs actionnent les culbuteurs qui à son tour ouvrent les vannes. Ce système à soupapes en tête (OHV ) est moins efficace qu'une cames en tête parce que le nombre de pièces mobiles limite la vitesse à laquelle le moteur peut fonctionner en toute sécurité .
Le système à soupapes en tête (OHV), actionné par des poussoirs, à le vilebrequin adjacent et parallèle au vilebrequin dans le bloc-cylindres.
Lors de la rotation du vilebrequin, chaque vanne est ouverte au moyen d'un bras de poussoir et de bascule. La vanne est fermée par la pression du ressort.
Le pignon à chaîne d'arbre à cames peut conduire à deux fois plus de dents que le pignon du vilebrequin, de sorte que l'arbre à cames tourne à une vitesse diminué de moitié de celle du moteur.
Moteur avec arbre à cames
L'opération des doigts sur la tête de cames
Dans certains modèles, les cames agissent directement sur les leviers courts, appelé doigts.
Un moteur avec un arbre à cames en tête (OHC) à besoin de moins de pièces pour faire fonctionner les vannes. Les cames agissent directement sur les poussoirs ou sur de courts leviers - connus sous le nom de 'doigts'- qui à son tour agissent directement sur les tiges des soupapes.
Le système distribue, avec le poids supplémentaire, la complexité mécanique des poussoirs et des culbuteurs.
Une longue chaîne est fréquemment utilisée pour entraîner l'arbre à cames d'un pignon sur le vilebrequin, mais cette longue chaîne à souvent l'effet d'un fouet. Le problème est résolu dans certains modèles en ajustant des pignons intermédiaires et deux chaînes plus courtes d'entraînement, maintenues sous tension.
Une autre méthode utilise un résistant à l'huile, la courroie crantée d'entraînement en caoutchouc non extensible qui coopère avec des pignons dentés sur l'arbre à cames et sur le vilebrequin.
